電圧依存性ナトリウムチャネルは、心臓血管や神経系全体の活動電位の発火に中心的な役割を果たしており、そのゲートは膜貫通電位の変化に絶妙に敏感です。 ナトリウムチャネルの不活性化は、開状態、閉状態のどちらからでも起こり、それぞれ高速不活性化、定常不活性化と呼ばれる。 ナトリウムチャネルのコンダクタンスがうまく制御されないと、非常に悪いことが起こります。 例えば、ナトリウムチャネルコンダクタンスの遺伝的または後天的欠陥は、心不整脈（Wangら、1995；Valdiviaら、2005）、てんかんおよび原発性紅斑性疼痛（末梢性疼痛障害）（Yangら、2004）、発作性極度疼痛障害（Fertlemanら、2004）を含む電気信号障害のスペクトルと関連している。 2006）、低カリウム性周期性麻痺（Ptácek et al., 1991; Rojas et al., 1991）、先天性常同性障害（McClatchey et al., 1992）に加え、片頭痛（Kahlig et al., 2008）、自閉症（Weiss et al., 2003; Han et al., 2012a）、睡眠（Han et al., 2012b）、多発性硬化症（Craner et al., 2004）においても予期せぬ役割があると考えられている。 さらに、不活性化と電圧の関係の中点は細胞の静止膜電位に近いことが多いため、SSIは興奮性細胞の電気的安定性に強く影響する。したがって、（異）変調や点突然変異によって生じるSSI対電圧関係の中点の一見わずかなシフトは、活動電位に寄与することができるチャネル数に強い影響を与える可能性がある。 このように、ナトリウムチャネルのゲーティング、特に不活性化は、パッチリグから臨床の場へと容易に移行する生物物理学的現象であるが、不活性化の基盤となる分子基盤の詳細については、依然として未解明である。 本号では、Capesらが電圧センサー無効化法を用いて、不活性化の分子トリガーのアイデンティティを系統的に調査し、この重要な生理学的プロセスにおけるドメイン4（DIV S4）電圧センサーの役割を確認しました（Capesら、2013年）。 HodgkinとHuxleyは、4つの膜に埋め込まれた荷電粒子（3つは活性化（m-gate）、1つは不活性化（h-gate））が、イカ軸索の電圧依存性ナトリウム伝導を生じさせるメカニズムを先見的に説明した（Hodgkin and Huxley, 1952）。 この考えは、4つの非同一ドメイン（DI-DIV）を持ち、それぞれが孔を持つS5-p-ループ-S6セグメントと、S1-S4セグメントからなる電圧感知ドメイン（VSD）を持ち、S4セグメントはドメインによって3から7の正電荷残基を持っているナトリウムチャネル遺伝子構造と一致している。 チャネル全体の変異はゲーティングに影響を与えるが、DIVに導入された変異は不活性化に最も強く影響する傾向がある (Chahine et al., 1994; McPhee et al., 1994, 1998; Chen et al., 1996; Yang et al., 1996; Lerche et al., 1997)。 電位クランプ蛍光測定によって可視化されたDI-III S4移動の速い動態は、ナトリウムコンダクタンスの活性化と密接に相関しており、一方、DIV S4の比較的遅い移動は、不活性化の進展およびゲーティングチャージの固定化と一致している（Chaら、1999；ChandaおよびBezanilla、2002）。 さらに、DIV VSDと優先的に相互作用する毒素は、チャネルの不活性化を強力に調節する (Hanck and Sheets, 2007; Bosmans et al., 2008; Wang et al., 2011)。 このように，DI-IIIがチャネルの活性化に寄与し，DIV S4が不活性化に関連するという考えは，多くの証拠から支持されている． しかし、DIV S4の活性化だけで不活性化を開始できるのか、また、この単一のトリガーが開閉チャネルの両方から不活性化を進行させるのかについては不明である。

この問題に直接取り組むために、Capesら（2013）は、電荷移動の大部分を担う最初の三つのS4電荷をグルタミン（Q）に変異させ、電荷中性型電圧センサーを作り出す、電荷中和戦略を用いた（Sheets et al, 1999）。 S4の電圧感受性と動きを損なうことに加え、このようなCN VSDは、通常、正電位でのみ訪れる活性コンフォメーションであると考えられる（Baoら、1999；GagnonとBezanilla、2009；Capesら、2012）。 今回、骨格筋ナトリウムチャネルの4つのS4セグメントそれぞれにこれらの変異を導入し、得られたチャネルを活性化および不活性化特性について電気生理学的に問い合わせたところ、以下のことが明らかになった。 4つのCNナトリウムチャネルはすべて機能的で、強固な電圧依存性活性化ゲーティングを示した。これは、S4セグメントが静電的に中性化されていることを考えると、一見したところ意外である。 しかし、もしS4が中和されることでS4セグメントが活性化されたコンフォメーションに移行するなら、活性化に対するエネルギー障壁が取り除かれたことになり、VSD無効化チャネルの「正常な」コンダクタンス-電圧関係を説明することができる。 不活性化に関しても、DI-III CNチャンネルは機能的に極めて寛容であったが、DIV CNチャンネルは閉状態、開状態、不活性化状態と不活性化特性が変化していることがわかった。 第一に、DIV CNチャンネルはSSI中点で大きな過分極シフトを示し、負電位で「あらかじめ不活性化」されていることを示唆した。これは、DIV S4の活性化がSSIに十分であり、変異がDIV S4セグメントを「あらかじめ活性化」するという仮説と一致している。 第二に、DIV CNチャンネルはまた、活性化遅延の寄与を避けるために2パルスプロトコルによって決定される高速不活性化状態への加速とほぼ瞬時の参入を示した（Aldrichら、1983年）。 第三に、一度不活性化されたDIV CNチャンネルは非伝導状態から離れるのが遅れ、一度開始されると不活性化からの回復が著しく遅くなることがわかった。 第4に、これらの3つの実験結果はすべて、開状態または閉状態からの不活性化がDIV S4の動きによって開始され、その後、不活性化粒子が弱い電圧依存性のステップを通して結合するというナトリウムチャネルのゲーティングのモデルによって再現される可能性があることである。 QQQトリプレット変異が各S4セグメントに機能的に異なる影響を与えるというしわ寄せはあるものの、このデータは明確な結果をもたらし、これまでの研究と合わせて、図1に描かれているように、チャネル開口時には4つの電圧センサーすべてが作動するが、高速およびSSIの両方の開始にはDIV S4の活性化だけで十分であるという考えを裏付けるものであった。 簡単のために、DI-DIII VDSの確率的活性化は、右側の経路に示すように、チャネル開口で終了する単一のステップとして結合されている。 その後のDIV VSDの活性化により、さらなる孔のコンフォメーションが生じ（Goldschen-Ohm et al.、2013）、最終的に高速不活性化が活性化する（右下）。 左側に描かれたSSIに関与する推測されるドメインの寄与は凡例に記載されており、一連の電気的に静かなコンフォメーション（Hornら、1981）を介して流れる。 開閉状態からの不活性化は、共通の非伝導コンフォメーションを生み出すのだろうか？ 1つの未検証だが説得力のある可能性は、DIV S4の活性化が、変異させると不活性化を妨げることが示されている残基IFMのDIII-IVリンカートリプレットのようなチャネルの領域の結合を通して不活性化を許容するポアコンフォメーションを促進するというものだ（West et al,1992）。 閉状態の不活性化の場合、DIV S4の活性化とその後のコンフォメーションは電気的に無音であるが、それでも高速不活性化チャネルと同様の不活性化コンフォメーションを共有することができるかもしれない。 しかし、電位依存性カリウムチャネルのように、異なるポア領域が異なるタイプの不活性化に使用されている可能性もある(Choi et al., 1991)。 これらのデータは、DIV S4が閉状態および開状態の不活性化のための単一の分子スイッチであるという考えと一致しているが、DIV S4の移動と不活性化の進展の間に形成される過渡的複合体や不活性化粒子の受容体となりうる孔領域の位置に関する分子の詳細はほとんど得られていない。 実際、ナトリウムチャネルの不活性化に関しては多くのメカニズムが不明であることから、Capesら（2013）の論文は、DIV S4の活性化と同様に、物語の始まりに過ぎない。